[发明专利]一种利用电子束冷床炉熔炼TA10钛合金的方法

说明书

本申请公开了一种利用电子束冷床炉熔炼TA10钛合金的方法，属于钛合金领域。该方法包括下述步骤：1)将含有钛、镍和钼的物料混合压制成料块，之后干燥；2)将干燥后的料块利用电子束冷床炉熔炼，即得TA10钛合金；所电子束冷床炉熔炼包括启枪阶段、铸锭制底阶段、稳定熔炼阶段；所述电子束冷床炉包括依次毗邻的的熔化区、精炼区和结晶区，所述稳定熔炼阶段中的熔化区的功率为800～1100Kw，精炼区的功率为150～180Kw，结晶区的功率为180～210Kw。该方法制备的TA10钛合金的元素分布均匀性良好，表面质量好。

技术领域

本申请涉及一种利用电子束冷床炉熔炼TA10钛合金的方法，属于钛合金领域。

背景技术

随着钛合金在航空工业中用量的迅速增长，合金的冶金质量显得越来越重要。据各国统计，不少飞行事故是由于钛合金部件的冶金缺陷导致提前失效造成的。为了生产优质高洁净航空发动机转动件用钛合金，在20世纪80年代末，国际上引入了冷床熔炼技术，由于它优异的低密度夹杂(简称LDI)和高密度夹杂(简称HDI)去除效果，在航空关键部件用钛合金铸锭的生产上具有独特的优势。电子束冷床炉熔炼(简称EB)技术除能比较好的消除高密度和低密度夹杂外，还能大量回收残料，降低生产成本，可生产扁锭、空锭，减少板材与管材生产时的后续加工，对某些用途可以一次熔炼成锭。

TA10钛合金是为了改善纯钛的缝隙腐蚀性能而研制的一种低合金化Ti-Mo-Ni系近α合金，该合金中含有0.3％Mo和0.8％Ni(质量分数)，不仅强化了合金，而且对高温、低pH值氯化物或弱还原性酸具有良好的抗缝隙腐蚀性能。TA10钛合金具有良好的工艺塑性和焊接性能，在化工、医疗、航空等领域已经得到了广泛应用。

国内EB熔炼技术尚处于起步阶段，在钛及钛合金成形方面尚未形成大规模的应用。宝鸡钛业股份有限公司和云南钛业股份有限公司分别针对TA10钛合金的电子束冷床炉熔炼一次成形工艺进行了研究，研究表明：在利用电子束冷床炉熔炼TA10钛合金的的过程中存在Ni元素过度挥发及制备的TA10合金分布均匀性差的问题。

发明内容

根据本申请的一个方面，提供了一种利用电子束冷床炉熔炼TA10钛合金的方法，该方法制备的TA10钛合金元素分布均匀性良好，表面质量好。

所述利用电子束冷床炉熔炼TA10钛合金的方法，其特征在于，包括下述步骤：

1)将含有钛、镍和钼的物料混合压制成料块，之后干燥；

2)将干燥后的料块利用电子束冷床炉熔炼，即得TA10钛合金；

所述电子束冷床炉熔炼工艺包括启枪阶段、铸锭制底阶段和稳定熔炼阶段；

用于所述启枪阶段和所述铸锭制底阶段的料块中镍含量为0.85～1.05wt％，用于所述稳定熔炼阶段的料块中镍含量为0.80～0.90wt％；

所述电子束冷床炉包括依次毗邻的熔化区、精炼区和结晶区，所述稳定熔炼阶段中的熔化区的功率为800～1100Kw，精炼区的功率为150～180Kw，结晶区的功率为180～210Kw。

优选地，用于所述启枪阶段和所述铸锭制底阶段的料块中镍含量的下限选自为0.87wt％、0.89wt％、0.90wt％、0.92wt％、或0.94wt％，上限选自0.95wt％、0.97wt％、0.99wt％、1.00wt％、1.02wt％或1.04wt％；

用于所述稳定熔炼阶段的料块中镍含量的下限选自0.80wt％、0.82wt％、0.83wt％或0.84wt％，上限选自0.85wt％、0.86wt％、0.87wt％、0.88wt％或0.89wt％。

进一步优选地，用于所述启枪阶段和所述铸锭制底阶段的料块中镍含量为0.95wt％，用于所述稳定熔炼阶段的料块中镍含量为0.85wt％。